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丰田BEV电池系统解析
丰田 文章来源自:朱玉龙
2020-09-10 10:08:19 阅读:10726
摘要由于冷却方面的设计特殊性,所以丰田给电池系统做了绝缘和隔热的设计,使得这个整体的热隔离设计的不错。

丰田从2020年开始部署了自己的设计的电池系统,这个电池系统大小为2157.0mm*1288.0mm*340.5m,电池能量为54.35kWh,容量153Ah(51Ah的3P),标称电压为355V,电池的重量为415kg;采用了11个模组的设计,包含288个电芯(96串)。最近找到了这款电池系统的拆解信息,我们根据这个电池系统来探讨下。




图1丰田设计的电池系统


丰田的电池模组


丰田的设计中,把很多PriusHEV、PHEV的理念用了过来,主要有这么几点:


1)电池的长度是柔性的,在这个设计中分成两种模组,电池系统共有11个模组,第一层为8个模组,每个模组有27个电芯(3P9S);电池包二层堆叠有3个较短的模组,每个模组共24个电芯(3P8S)



图2丰田设计的电池系统


2)模组的设计结构:如下图所示,这个采用的是标准的VDA电芯规格(148*91*27mm),两种电池模组的规格整体的固定是有差异的,如下图所示。24个电芯的较小模组,只要把3个电芯拿掉就可以了。


图3丰田设计的模组


3)丰田设计的模组的电气连接:和HEV、PHV一样,丰田还是在这么长的模组上使用了一条很长的母线可拆解的连接带,目的有几个:


这么设计模组是可维修的,电芯是通过模组的设计壳体固定的,只要破坏模组壳体理论上,坏了一个电芯,27个电芯还是能修的


同样的道理,回收的设计和维修一样是很方便的


这么设计电连接的方式,对于产线来看可以做自动化也可以人工柔性来弄从HEV、PHEV到BEV,目前看下来在模组设计上面,只有丰田还在遵循这个设计原则。其他所有人都从制造工艺的角度切换到了激光焊接和Bonding两种不同的模式。



图4丰田的模组设计理念

图5模组之间的Busbar连接


丰田电池系统设计


和之前丰田电池设计不同的地方,这个BEV电池系统需要符合IP67的要求,所以如下所示上盖与下箱体的密封通过密封胶条和49个螺栓固定。


图6丰田电池系统的密封


丰田的工程师还是非常非常固执的,在冷却方面采用了自己认为比较好的主动风冷设计,这套设计哲学一直保留到了现在:


图7主动冷却系统


在设计中,把风道沿着电池包两侧进行布置,风道的空间被用作侧面撞击时的缓冲区,起到一定的防护。风道一共分为四个部分,如下图所示:



图8风道的四个部分


由于冷却方面的设计特殊性,所以丰田给电池系统做了绝缘和隔热的设计,使得这个整体的热隔离设计的不错。这个电池系统最大的挑战是如何应对往150kW充电的问题,这个54kwh的包设计目标可能是50kW所以问题不大,怎么延展充电速度是个挑战。



图9丰田的隔热设计


最后想说的是,松下给丰田开发的接触器按照这个样式,也是实现了插片可插拔的方式,在BEV接触器维修方面走了很大的一步。



图10丰田设计的BEV配电盒


小结:从目前的设计思路来看,丰田短期内做的就是围绕50-60kwh来做小型轿车和SUV的电池系统,目标市场是中国、欧洲和日本,这台车也慢慢在中国开始推广,我们可以关注这台车的销售情况。


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